[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP4635210B2 - Radiation or neutron detector using optical fiber - Google Patents

Radiation or neutron detector using optical fiber Download PDF

Info

Publication number
JP4635210B2
JP4635210B2 JP2009166140A JP2009166140A JP4635210B2 JP 4635210 B2 JP4635210 B2 JP 4635210B2 JP 2009166140 A JP2009166140 A JP 2009166140A JP 2009166140 A JP2009166140 A JP 2009166140A JP 4635210 B2 JP4635210 B2 JP 4635210B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
optical fiber
fiber
detection
wavelength
neutron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2009166140A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009258119A (en
Inventor
政樹 片桐
政仁 松林
Original Assignee
独立行政法人 日本原子力研究開発機構
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 filed Critical 独立行政法人 日本原子力研究開発機構
Priority to JP2009166140A priority Critical patent/JP4635210B2/en
Publication of JP2009258119A publication Critical patent/JP2009258119A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4635210B2 publication Critical patent/JP4635210B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

本発明は、光ファイバを利用した放射線又は中性子の検出器において、蛍光体あるいはシンチレータから放出される蛍光を、波長シフトファイバを用いて検出することにより、放射線あるいは中性子の2次元イメージを検出することに関する。   The present invention detects a two-dimensional image of radiation or neutrons by detecting fluorescence emitted from a phosphor or scintillator using a wavelength shift fiber in a radiation or neutron detector using an optical fiber. About.

従来、光ファイバを利用した放射線及び中性子検出器としては、蛍光体あるいはシンチレータと波長シフトファイバを用いた放射線イメージ検出器及び中性子イメージ検出器が使用されてきた[Nucl. Instr. and Meth.,、 A430(1999)311-320、特願平10-366679、特願2000-259443]。これらの検出器はクロスファイバ読み取り方式により位置情報を得る
ことを特徴とし、図17に示すように蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と下面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを検出する。あるいは、図18に示すように、短波長側蛍光検出用波長シフトファイバと長波長側蛍光波長シフトファイバの2種類の波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、その上に蛍光体シートあるいはシンチレータ板を配置し、同時計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを検出する。
Conventionally, as a radiation and neutron detector using an optical fiber, a radiation image detector and a neutron image detector using a phosphor or scintillator and a wavelength shift fiber have been used [Nucl. Instr. And Meth., A430 (1999) 311-320, Japanese Patent Application No. 10-366679, Japanese Patent Application 2000-259443]. These detectors are characterized in that position information is obtained by a cross fiber reading method, and as shown in FIG. 17, wavelength shift fiber bundles are arranged in a plane at right angles on the upper and lower surfaces of a phosphor sheet or scintillator plate, The radiation incident position is determined by the coincidence method and the radiation image is detected. Alternatively, as shown in FIG. 18, two types of wavelength shift fiber bundles, a short wavelength side fluorescence detection wavelength shift fiber and a long wavelength side fluorescence wavelength shift fiber, are arranged in a plane at right angles, and a phosphor sheet thereon Alternatively, a scintillator plate is arranged, the radiation incident position is determined by the coincidence method, and the radiation image is detected.

しかし、これらの検出器に用いている波長シフトファイバは、蛍光体あるいはシンチレータから放出される蛍光を一度吸収し、吸収した波長より長い波長に変換して、蛍光を検出するため、変換された蛍光の波長が長くなり通常光検出器として使用される光電子増倍管の検出感度領域からはずれて用いられてきた。また、特に波長シフトファイバを中性子検出器に用いた場合、波長シフトファイバがガンマ線に感度があるため、ガンマ線バックグラウンドの原因となっていた。   However, the wavelength shift fiber used in these detectors absorbs the fluorescence emitted from the phosphor or scintillator once, converts it to a wavelength longer than the absorbed wavelength, and detects the fluorescence. As the wavelength of the photomultiplier tube is increased, the photomultiplier tube normally used as a photodetector has been used outside the detection sensitivity region. In particular, when a wavelength shift fiber is used for a neutron detector, the wavelength shift fiber is sensitive to gamma rays, which causes a gamma ray background.

また、上記方法で検出感度を高めるためには、蛍光体あるいはシンチレータと波長シフトファイバからなるセンサを積層して用いるため、波長シフトファイバの数が多くなり検出構造が複雑に成っていた。   Further, in order to increase the detection sensitivity by the above method, a sensor composed of a phosphor or scintillator and a wavelength shift fiber is used in a stacked manner, so that the number of wavelength shift fibers is increased and the detection structure is complicated.

一方、波長シフトファイバあるいは光ファイバを用いた検出器の場合、光ファイバを直角あるいは直角に近い角度まで曲げて用いる場合、光ファイバの曲げ角度の制限から数センチ以上の曲げ半径で曲げていた。このため、検出器のコンパクト化に問題が合った。   On the other hand, in the case of a detector using a wavelength shift fiber or an optical fiber, when the optical fiber is bent at a right angle or an angle close to a right angle, it is bent at a bending radius of several centimeters or more due to the limitation of the bending angle of the optical fiber. For this reason, there was a problem in making the detector compact.

さらに、蛍光体あるいはシンチレータと波長シフトファイバを用いた放射線イメージ検出器あるいは中性子イメージ検出器の場合、波長シフトファイバを長くする波長シフトされた蛍光が伝送される過程で吸収され検出器まで到達する蛍光が減ってしまうため、あまり長くして使用することができなかった。また、前に述べたように、波長シフトファイバ自身がガンマ線感度を持つため、中性子検出器に用いた場合には、ガンマ線バックグラウンドが問題になり、またガンマ線検出器に用いた場合には、ガンマ線イメージに対してバックグラウンドとなっていた。これらの問題のため、波長シフトファイバはできるだけ短くして用いる必要があった。   Furthermore, in the case of a radiation image detector or neutron image detector using a phosphor or scintillator and a wavelength shift fiber, the fluorescence that is absorbed in the process of transmitting the wavelength shifted fluorescence that lengthens the wavelength shift fiber and reaches the detector. Because it decreases, it could not be used for too long. In addition, as described above, since the wavelength shift fiber itself has gamma ray sensitivity, when used in a neutron detector, the gamma ray background becomes a problem, and when used in a gamma ray detector, gamma ray is a problem. It was a background to the image. Because of these problems, the wavelength shift fiber has to be used as short as possible.

蛍光体あるいはシンチレータから放出される蛍光を、波長シフトファイバの代わりに、
透明な光ファイバの側面を削り取り、側面から蛍光を入射し蛍光を波長シフトファイバの両端に導くことを可能とした光ファイバを用いることにより、放射線あるいは中性子を検出する。また、放射線イメージあるいは中性子イメージを検出する場合、直角に配置した2つの波長シフトファイバ束の内、少なくとも1つを、上記の透明な光ファイバの側面を削り取った光ファイバを用いることによりガンマ線バックグラウンドを低減する。
Instead of the wavelength-shifted fiber, the fluorescence emitted from the phosphor or scintillator
Radiation or neutrons are detected by scraping the side of a transparent optical fiber and using an optical fiber that allows fluorescence to enter from the side and guide the fluorescence to both ends of the wavelength shift fiber. When detecting a radiation image or a neutron image, a gamma ray background is obtained by using at least one of the two wavelength-shifted fiber bundles arranged at right angles, and using an optical fiber obtained by scraping the side surface of the transparent optical fiber. Reduce.

放射線イメージ検出器あるいは中性子イメージ検出器の検出感度を上げるためには、単純にセンサを積層するのではなく、直角に配置した2つの波長シフトファイバ束の感度を揃えておき上面及び下面から蛍光を検出することを可能とし、両面に蛍光体あるいはシンチレータを配置することにより実現する。   In order to increase the detection sensitivity of a radiation image detector or neutron image detector, instead of simply stacking sensors, the sensitivity of two wavelength-shifted fiber bundles arranged at right angles is aligned and fluorescence is emitted from the top and bottom surfaces. It can be detected and realized by arranging phosphors or scintillators on both sides.

検出器のコンパクト化に不可欠な光ファイバを曲げて使うことについては、円形ファイバでは直径が1mm以下の場合、あるいは正方形ファイバでは一辺の長さが1mm以下の場合、光ファイバの材質を選ぶことにより直角あるいは直角に近い角度まで曲げても、20から50%程度蛍光が透過することがわかったことから、光ファイバを曲げて使う。   When bending an optical fiber, which is indispensable for downsizing the detector, when the diameter of a circular fiber is 1 mm or less, or when the length of a side is 1 mm or less for a square fiber, select the optical fiber material. Even when bent to a right angle or an angle close to a right angle, it was found that about 20 to 50% of the fluorescence is transmitted. Therefore, the optical fiber is bent and used.

波長シフトファイバを長くするとガンマ線バックグラウンドが増加する、途中から透明な光ファイバに変換して用いる。この場合、透明な光ファイバの直径は接続する波長シフトファイバより大きなものを使用し、接続にはグリースを用いる。   When the wavelength shift fiber is lengthened, the gamma ray background increases. In this case, the diameter of the transparent optical fiber is larger than the wavelength shift fiber to be connected, and grease is used for the connection.

(実施例1)
実施例1として、一辺の長さが0.5mmの正方形の透明な光ファイバを用い、透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を5cmの範囲の長さの部分を、20μmの厚さ削り取り、削り取った側面の反対側の側面に光の反射材として白色の紙を用いた構造の側面光検出型光ファイバの構造図を図1に示す。光ファイバとしては、米国バイクロン社製の一辺が0.5mmの正方形の透明な光ファイバBCF−98を用いる。本側面光検出型光ファイバの蛍光に対する位置分布特性について、蛍光光度計を改良して測定した。測定の結果、図2に示すように、5cmの範囲でほぼ一様な分布が得られた。検出効率は、678nmのレーザー光源を用いて校正した結果、約0.5%であった。
Example 1
As Example 1, a square transparent optical fiber having a side length of 0.5 mm was used, and one side of the four side surfaces of the transparent optical fiber had a length in the range of 5 cm, and a thickness of 20 μm. FIG. 1 is a structural diagram of a side-surface detection optical fiber having a structure in which white paper is used as a light reflecting material on the side surface opposite to the side surface that has been scraped off. As the optical fiber, a square transparent optical fiber BCF-98 having a side of 0.5 mm manufactured by Bicron, USA is used. The position distribution characteristics with respect to fluorescence of this side-surface light detection type optical fiber were measured by improving the fluorometer. As a result of the measurement, as shown in FIG. 2, a substantially uniform distribution was obtained in the range of 5 cm. The detection efficiency was about 0.5% as a result of calibration using a 678 nm laser light source.

本実施例では、中性子を検出することとし、この側面光検出型光ファイバを8本用い、蛍光体と中性子コンバータを混合した中性子検出シートから放出される蛍光を検出し中性子を検出する中性子検出器の実施例を図3に示す。検出シートとしては、蛍光体としてZnS:Agを用い、中性子コンバータとしては6LiFを用い混合し、1mm厚のアルミ
ニウム板に塗布した米国バイクロン社製BC−702を用いる。この結果、幅4mmで長さ4cmの検出部分を持つ中性子検出器を構成することができた。光ファイバは長さ1mmとし、その他端には光電子増倍管を接続する。光電子増倍管としては浜松ホトニクス製R647Pを用いる。光電子増倍管からの出力信号は、ZnS:Agの蛍光寿命が200nsなので、波形整形時定数0.5μsにセットしたスペクトロスコピーアンプで増幅し波形整形する。その後、一定信号レベル以上のパルス信号を取り出す波形弁別器を用いることにより中性子信号を得ることができる。
In this embodiment, a neutron detector that detects neutrons, detects eight neutrons by detecting fluorescence emitted from a neutron detection sheet in which phosphors and neutron converters are mixed, using eight side-surface detection type optical fibers. The embodiment is shown in FIG. As the detection sheet, ZnS: Ag is used as a phosphor, and 6 LiF is used as a neutron converter, and mixed and applied to a 1 mm-thick aluminum plate, BC-702 manufactured by Bikinron, USA. As a result, a neutron detector having a detection portion having a width of 4 mm and a length of 4 cm could be constructed. The optical fiber has a length of 1 mm, and a photomultiplier tube is connected to the other end. R647P manufactured by Hamamatsu Photonics is used as the photomultiplier tube. The output signal from the photomultiplier tube has a fluorescence lifetime of ZnS: Ag of 200 ns, so it is amplified by a spectroscopic amplifier set to a waveform shaping time constant of 0.5 μs and shaped in waveform. Thereafter, a neutron signal can be obtained by using a waveform discriminator that extracts a pulse signal of a certain signal level or higher.

(実施例2)
実施例2として、透明な光ファイバの削り取った側面の反対側の側面に設ける反射材として、白色の紙、テフロン(登録商標)板あるいは白色の塗料あるいはアルミニウム箔あるいはポリスチレン板について、実施例2のファイバの2cmの部分の場所で比較測定した結果を表1に示す。併せて、黒色板及びアルミニウム板の結果についても比較のため示す。削り取り面からの入射で0.4%から0.5%の光検出効率が得られるのに対して、黒色板及びアルミニウム板など乱反射しない材料を用いた場合には、それぞれ0.04%
、0.2%とほぼ半分以下の検出効率となり、本実施例が有効であることがわかる。
(Example 2)
As Example 2, white paper, a Teflon (registered trademark) plate, a white paint, an aluminum foil, or a polystyrene plate is used as the reflective material provided on the side opposite to the side of the transparent optical fiber that has been cut off. Table 1 shows the results of comparative measurements at the location of the 2 cm portion of the fiber. In addition, the results of the black plate and the aluminum plate are also shown for comparison. While light detection efficiency of 0.4% to 0.5% can be obtained by incidence from the scraped surface, 0.04% is obtained when a material that does not reflect irregularly such as a black plate and an aluminum plate is used.
Thus, the detection efficiency is almost half or 0.2%, which shows that the present example is effective.

Figure 0004635210
Figure 0004635210

(実施例3)
実施例3として、上記実施例1において、削り取った側面の反対側の面に設ける光を乱反射する材料として、白色の紙などの代わりに粉末の蛍光体を用いた場合について図4をもとに説明する。図4をみるとわかるように、削り取った側面とその裏面の両方の面に蛍光体を配置する。表1に示すように、蛍光体についての削り取り面からの入射とその裏面から入射の場合の光検出効率は、それぞれ0.55%と0.33%である。蛍光体としてはZnS:Agと中性子コンバータである6LiFを混合した中性子検出媒体(厚さ:0
.4mm)を用いた場合、中性子が入射すると1500個以上の光が放出される。0.33%の検出効率でも光検出器には5個の光子が伝達される。光検出器として光電子増倍管を用いた場合、その量子効率は約20%なので、光子の電気信号としては1個が得られ、フォトンカウンティング法を用いれば十分中性子を検出する事ができる。この検出媒体は不透明なため厚さを0.5mm以上にすることができないことから、本実施例とすることにより、厚さが2倍となり、実質0.8mmの厚さの中性子検出器とすることができ、検出効率をほぼ2倍に増加した中性子検出器を構成することができる。
(実施例4)
実施例4として、一辺の長さが0.5mmの正方形の透明な光ファイバを用い、透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を12cmの範囲の長さの部分を、30μmの厚さ削り取り、削り取った側面の反対側の側面に光の反射材として白色の塗料を塗布した構造の側面光検出型を用いる。光ファイバとしては、米国バイクロン社製の一辺が0.5mmの正方形の透明な光ファイバBCF−98を用いる。本側面入射光ファイバの蛍光に対する位置分布特性について、蛍光光度計を改良して測定した。測定の結果、図5に示すように、ほぼ指数関数にのる分布が得られた。これは、実施例1に比較し15cmと長い部分について光ファイバを削り取る場合、削り始めの部分の検出効率が高く、先の方にゆくに従い検出効率が下がってしまうためである。このため、光ファイバの両端から光検出を行う。図5の分布を用いて光ファイバの両端から光を検出した場合、図5に示すような入射位置分布特性が得られる。この結果、幅広い領域にわたって、光に対する検出効率が入射位置にほとんど依存しない側面検出型光ファイバとして用いることができることが確認できた。
(実施例5)
実施例5として、本発明による2次元放射線イメージ検出器の構造を図6に示す。本実施例では放射線としてアルファ線を検出することとし、アルファ線検出媒体用蛍光体とし
て常用されているZnS:Agを用いる。ZnS:Agを厚さ0.2mmのシート状にした蛍光体シートの下面に、図6に示すように2つの透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバ束をそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
(Example 3)
As Example 3, in the case of using phosphor powder instead of white paper or the like as the material for irregularly reflecting the light provided on the surface opposite to the scraped side surface in Example 1 above, based on FIG. explain. As can be seen from FIG. 4, phosphors are arranged on both the side surface and the back surface thereof. As shown in Table 1, the light detection efficiencies of the phosphors incident from the scraped surface and incident from the back surface thereof are 0.55% and 0.33%, respectively. As a phosphor, a neutron detection medium (thickness: 0) in which ZnS: Ag and 6 LiF which is a neutron converter are mixed.
. 4mm), when neutrons are incident, 1500 or more lights are emitted. Even with a detection efficiency of 0.33%, five photons are transmitted to the photodetector. When a photomultiplier tube is used as the photodetector, the quantum efficiency is about 20%. Therefore, one photon electric signal is obtained, and neutrons can be sufficiently detected by using the photon counting method. Since this detection medium is opaque, the thickness cannot be increased to 0.5 mm or more. Therefore, by adopting this embodiment, the thickness is doubled and a neutron detector having a thickness of substantially 0.8 mm is obtained. Thus, a neutron detector having a detection efficiency almost doubled can be configured.
Example 4
As Example 4, a square transparent optical fiber having a side length of 0.5 mm was used, and one of the four side surfaces of the transparent optical fiber had a length in the range of 12 cm, and a thickness of 30 μm. A side light detection type having a structure in which a white paint is applied as a light reflecting material to the side surface opposite to the side surface that has been scraped off is used. As the optical fiber, a square transparent optical fiber BCF-98 having a side of 0.5 mm manufactured by Bicron, USA is used. The position distribution characteristics of the side-incident optical fiber with respect to fluorescence were measured by improving the fluorometer. As a result of the measurement, as shown in FIG. 5, a distribution almost in an exponential function was obtained. This is because when the optical fiber is scraped about 15 cm long compared to the first embodiment, the detection efficiency at the beginning of cutting is high, and the detection efficiency decreases as it goes further. For this reason, light detection is performed from both ends of the optical fiber. When light is detected from both ends of the optical fiber using the distribution of FIG. 5, the incident position distribution characteristic as shown in FIG. 5 is obtained. As a result, it was confirmed that the detection efficiency for light can be used as a side detection type optical fiber that hardly depends on the incident position over a wide area.
(Example 5)
As Example 5, the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, alpha rays are detected as radiation, and ZnS: Ag which is commonly used as a phosphor for an alpha ray detection medium is used. A portion obtained by scraping one side surface of four side surfaces of two transparent optical fibers as shown in FIG. 6 on the lower surface of a phosphor sheet made of ZnS: Ag having a thickness of 0.2 mm is used as a detection portion. The side surface detection type optical fiber bundles are arranged in parallel and arranged at right angles.

ZnS:Agの蛍光波長の中心は450nmであり、360nmから540nmまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は200nsである。
透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバの素材としては、米国Bicron社製BCF−98のクリアファィバを用いる。クリアファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが0.2mmであることから、一片の長さが0.5mmの正方形ファイバを用いる。配置された2つの光ファイバ束のクリアファイバはそれぞれ1本ごとに光検出器に接続する。
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated, and the fluorescence lifetime is 200 ns.
A clear fiber of BCF-98 manufactured by US Micron Corporation is used as a material of the side surface detection type optical fiber in which a portion of one of the four side surfaces of the transparent optical fiber is cut off. Regarding the thickness of the clear fiber, since the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm, a square fiber having a piece length of 0.5 mm is used. The clear fibers of the two optical fiber bundles arranged are connected to the photodetector one by one.

BCF・98を素材とした側面光検出型光ファイバから放出されてきた蛍光を検出する光検出器としては、16チャンネル光電子増倍管である浜松ホトニクス製H6568を用いることができる。光電子増倍管から出力された各光電気信号は増幅器で増幅した後、それぞれ波高弁別器によりデジタルパルス信号に変換され、X軸パルス信号及びY軸パルス信号となる。これらのX軸パルス信号とY軸パルス信号との同時計数測定を行うことにより、放射線の2次元入射位置を決定する。同時計数時間(コインシデンス時間)としては、ZnS:Agの蛍光寿命の3倍である600nsとすれば十分同時計数することができ、放射線イメージを検出することができる。
(実施例6)
実施例6として、本発明による2次元放射線イメージ検出器の構造を図7に示す。本実施例では放射線としてアルファ線を検出することとし、アルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているZnS:Agを用いる。ZnS:Agを厚さ0.2mmのシート状にした蛍光体シートの下面に、図7に示すようにこれら検出媒体から放出される蛍光の短波長側に感度を持つ短波長用波長シフトファイバ及び透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバをそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
As a photodetector for detecting the fluorescence emitted from the side surface detection type optical fiber made of BCF · 98, H6568 manufactured by Hamamatsu Photonics, which is a 16-channel photomultiplier tube, can be used. Each photoelectric signal output from the photomultiplier tube is amplified by an amplifier, and then converted into a digital pulse signal by a wave height discriminator, to become an X-axis pulse signal and a Y-axis pulse signal. The two-dimensional incident position of the radiation is determined by measuring the X-axis pulse signal and the Y-axis pulse signal simultaneously. If the coincidence time (coincidence time) is 600 ns, which is three times the fluorescence lifetime of ZnS: Ag, sufficient coincidence can be performed, and a radiation image can be detected.
(Example 6)
As Example 6, the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, alpha rays are detected as radiation, and ZnS: Ag which is commonly used as a phosphor for an alpha ray detection medium is used. A wavelength shift fiber for short wavelengths having sensitivity on the short wavelength side of fluorescence emitted from these detection media as shown in FIG. 7 on the lower surface of a phosphor sheet made of ZnS: Ag having a thickness of 0.2 mm; Side surface detection type optical fibers having a detection part as one of four side surfaces of a transparent optical fiber are arranged in parallel and arranged at right angles.

ZnS:Agの蛍光波長の中心は450nmであり、360nmから540nmまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は200nsである。
短波長用波長シフトファイバとしては、350nmから440nmまでの蛍光に感度があり、490nmの蛍光に波長変換する米国Bicron社製BCF−92を用いる。また、透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバの素材としては、米国Bicron社製BCF−98のクリアファィバを用いる。波長シフトファイバとクリアファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが0.2mmであることから、一片の長さが0.5mmの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバ及びクリアファイバを1本ごとに光検出器に接続する。
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated, and the fluorescence lifetime is 200 ns.
As the wavelength shift fiber for a short wavelength, BCF-92 manufactured by US Bron Inc. which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. In addition, as a material of the side surface detection type optical fiber in which a portion of one of the four side surfaces of the transparent optical fiber is cut off is used as a detection portion, a clear fiber of BCF-98 manufactured by US Micron Corporation is used. About the thickness of a wavelength shift fiber and a clear fiber, since the thickness of a fluorescent substance sheet is 0.2 mm, the length of one piece is 0.5 mm square fiber. The arranged wavelength shift fiber and clear fiber are connected to the photodetector one by one.

光検出器から以後の構成及び動作については実施例5と同じである。
(実施例7)
実施例7として、本発明による2次元放射線イメージ検出器の構造を図8に示す。本実施例では放射線としてアルファ線を検出することとし、アルファ線検出媒体用蛍光体として常用されているZnS:Agを用いる。ZnS:Agを厚さ0.2mmのシート状にした蛍光体シートの下面に、図8に示すようにこれら検出媒体から放出される蛍光に感度を持ち蛍光の50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバ及び透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバをそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
The subsequent configuration and operation from the photodetector are the same as those in the fifth embodiment.
(Example 7)
As Example 7, the structure of a two-dimensional radiation image detector according to the present invention is shown in FIG. In this embodiment, alpha rays are detected as radiation, and ZnS: Ag which is commonly used as a phosphor for an alpha ray detection medium is used. On the lower surface of a phosphor sheet made of ZnS: Ag having a thickness of 0.2 mm, a wavelength having sensitivity to fluorescence emitted from these detection media as shown in FIG. 8 and absorption efficiency of 50% or less of fluorescence. Side surface detection type optical fibers having a detection part as a part of one of the four side surfaces of the shift fiber and the transparent optical fiber are arranged in parallel and arranged at right angles.

ZnS:Agの蛍光波長の中心は450nmであり、360nmから540nmまで幅広い波長の蛍光を発生し、蛍光寿命は200nsである。
検出媒体から放出される蛍光に感度を持ち蛍光の50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバとしては、390nmから500nmまでの蛍光に感度があり、520nmの蛍光に波長変換するクラレ社製Y−8(有機蛍光体濃度100ppm)を用いる。また、透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバの素材としては、米国Bicron社製BCF−98のクリアファィバを用いる。波長シフトファイバとクリアファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが0.2mmであることから、一片の長さが0.5mmの正方形ファイバを用いる。配置された波長シフトファイバ及びクリアファイバを1本ごとに光検出器に接続する。
The center of the fluorescence wavelength of ZnS: Ag is 450 nm, and fluorescence having a wide wavelength from 360 nm to 540 nm is generated, and the fluorescence lifetime is 200 ns.
As a wavelength shift fiber that is sensitive to fluorescence emitted from the detection medium and has an absorption efficiency of 50% or less of fluorescence, Y-made by Kuraray Co., Ltd., which is sensitive to fluorescence from 390 nm to 500 nm and converts the wavelength to fluorescence of 520 nm. 8 (organic phosphor concentration 100 ppm) is used. In addition, as a material of the side surface detection type optical fiber in which a portion of one of the four side surfaces of the transparent optical fiber is cut off is used as a detection portion, a clear fiber of BCF-98 manufactured by US Micron Corporation is used. About the thickness of a wavelength shift fiber and a clear fiber, since the thickness of a fluorescent substance sheet is 0.2 mm, the length of one piece is 0.5 mm square fiber. The arranged wavelength shift fiber and clear fiber are connected to the photodetector one by one.

光検出器から以後の構成及び動作については実施例5と同じである。
(実施例8)
実施例8として実施例5をもとに構成した例について図9をもとに説明する。
The subsequent configuration and operation from the photodetector are the same as those in the fifth embodiment.
(Example 8)
As an eighth embodiment, an example configured based on the fifth embodiment will be described with reference to FIG.

本実施例では中性子を検出することとする。中性子検出媒体用蛍光体としては、蛍光体としてZnS:Agを用い、中性子コンバータとしては6LiFを用いた厚さ0.4mm
の米国バイクロン社製BC−702を用いる。この中性子検出媒体の下面に、図に示すように2つの透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバ束をそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。直角に配置し2つの光検出用光ファイバの背後に、中性子検出媒体用蛍光体としては米国バイクロン社製BC−702を配置した構造とする。本実施例とすることにより、中性子検出媒体の厚さが2倍となり、実質0.8mmの厚さの中性子イメージ検出器とすることができ、検出効率をほぼ2倍に増加した中性子イメージ検出器を構成することができる。
In this embodiment, neutrons are detected. As the phosphor for the neutron detection medium, ZnS: Ag is used as the phosphor and the thickness of 0.4 mm using 6 LiF as the neutron converter.
BC-702 manufactured by US Bicycleron Co., Ltd. is used. On the lower surface of this neutron detection medium, as shown in the figure, side-surface detection type optical fiber bundles each having a detection portion that is a portion of one of the four side surfaces of two transparent optical fibers arranged in parallel and perpendicular to each other are shown. To place. The structure is such that BC-702 manufactured by Bicron, USA is disposed as the phosphor for the neutron detection medium behind the two optical fibers for light detection. By adopting the present embodiment, the thickness of the neutron detection medium is doubled, and a neutron image detector having a thickness of substantially 0.8 mm can be obtained, and the neutron image detector in which the detection efficiency is almost doubled. Can be configured.

一方、本実施例を実現するには、4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバが削り取った部分の裏面を検出部分とした場合に、十分な光検出効率が得られることが不可欠であるが、実施例3で述べように4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバの2cmの位置の部分で取った裏面からの入射の場合の光検出効率は0.3%あり十分である。また、2つの側面光検出型光ファイバを重ねた場合の下側に置かれた側面光検出型光ファイバの光検出効率を削り取り面入射及び裏面入射に対する光検出効率は表2に示すように、直接入射した場合かあるいは多少増加する特性を示すことがわかった。多少増加する理由は、上部に置かれた側面光検出型光ファイバによる散乱と考えられる。以上のことから2つの側面光検出型光ファイバを重ねた光ファイバによる両面の光検出が可能であることがわかった。   On the other hand, in order to realize the present embodiment, sufficient light can be obtained when the back side of the side light-detecting optical fiber cut off by the side-light-detecting optical fiber is used as the detection part. Although it is indispensable to obtain detection efficiency, as described in Example 3, it was taken at a portion at a position of 2 cm of the side surface detection type optical fiber in which a portion obtained by scraping one side surface of the four side surfaces is a detection portion. The light detection efficiency in the case of incidence from the back surface is sufficient at 0.3%. In addition, the light detection efficiency of the side light detection type optical fiber placed on the lower side when the two side light detection type optical fibers are overlapped is shown in Table 2. It has been found that the direct-incidence or slightly increased characteristics are exhibited. The reason for the slight increase is considered to be scattering by the side-surface detection type optical fiber placed on top. From the above, it has been found that light detection on both sides using an optical fiber in which two side surface light detection type optical fibers are overlapped is possible.

Figure 0004635210
Figure 0004635210

(実施例9)
実施例9として、本発明による中性子イメージ検出器の構造を図10に示す。
本実施例では中性子を検出することととし、中性子検出媒体用蛍光体としては、蛍光体としてZnS:Agを用い、中性子コンバータとしては6LiFを用いた厚さ0.4mm
の米国バイクロン社製BC−702を用いる。この中性子検出媒体の下面に、図に示すように2つのこれら検出媒体から放出される蛍光に感度を持ち蛍光の50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバをそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。検出媒体から放出される蛍光に感度を持ち蛍光の50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバとしては、390nmから500nmまでの蛍光に感度があり、520nmの蛍光に波長変換するクラレ社製Y・8(有機蛍光体濃度100ppm)を用いる。この波長シフトファイバの吸収特性を図11に示す。吸収特性が50%以下であることがわかる。直角に配置し2つの波長シフトファイバ束の背後に、中性子検出媒体用蛍光体として米国バイクロン社製BC−702を配置した構造とする。本構成とした場合、2つの波長シフトファイバ束を用いた光読み取りが両サイドから可能となるため、中性子検出媒体の厚さが2倍となり、実質0.8mmの厚さの中性子イメージ検出器とすることができ、検出効率をほぼ2倍に増加した中性子イメージ検出器を構成することができる。
(実施例10)
通常、波長シフトファイバを含めた光ファイバの最小曲げ半径は、0.5mmの径の光ファイバでも10mmを必要とする。しかし、蛍光体あるいはシンチレータと組み合わせて光ファイバを用いる場合、この曲げ径がデッドスペースとなるため、曲げ径を小さくする必要がある。光ファイバのコァ材料がポリスチレンあるいはポリメチルメタクリレート樹脂とし、円形の光ファイバの場合にはその直径を0.25mmないし1mmとし、正方形の光ファイバの場合にはその一辺の長さを、0.25mmないし1mmの光ファイバとし、曲げ径が直径あるいは一辺の長さの1倍ないし1.5倍の範囲で、45度から105度の角度範囲で曲げた場合の光の透過特性を測定した。光ファイバとしては、一辺が0.5mmで正方形光ファイバである米国Bicron社製BCF−98のクリアファィバを用いた。この結果、図12に示すように光ファイバの素材を選択することにより、90度まで曲げても50%近くの透過率が得られることがわかった。
Example 9
As Example 9, the structure of a neutron image detector according to the present invention is shown in FIG.
In this example, neutrons are detected, and as the phosphor for the neutron detection medium, ZnS: Ag is used as the phosphor and the thickness of 0.4 mm using 6 LiF as the neutron converter.
BC-702 manufactured by US Bicycleron Co., Ltd. is used. On the lower surface of this neutron detection medium, as shown in the figure, wavelength shift fibers having sensitivity to fluorescence emitted from these two detection media and having an absorption efficiency of 50% or less of fluorescence are arranged in parallel and arranged at right angles. . A wavelength-shifted fiber that is sensitive to fluorescence emitted from the detection medium and has an absorption efficiency of 50% or less of fluorescence, is sensitive to fluorescence from 390 nm to 500 nm, and converts the wavelength to 520 nm fluorescence. 8 (organic phosphor concentration 100 ppm) is used. The absorption characteristics of this wavelength shift fiber are shown in FIG. It can be seen that the absorption characteristic is 50% or less. It is set as the structure which arrange | positioned BC-702 by USA bicron company as a fluorescent substance for neutron detection media behind the two wavelength shift fiber bundles arrange | positioned at right angle. In this configuration, since light reading using two wavelength shift fiber bundles is possible from both sides, the thickness of the neutron detection medium is doubled, and a neutron image detector having a thickness of substantially 0.8 mm Thus, a neutron image detector having a detection efficiency almost doubled can be configured.
(Example 10)
Usually, the minimum bending radius of an optical fiber including a wavelength shift fiber requires 10 mm even for an optical fiber having a diameter of 0.5 mm. However, when an optical fiber is used in combination with a phosphor or a scintillator, this bending diameter becomes a dead space, so it is necessary to reduce the bending diameter. The core material of the optical fiber is polystyrene or polymethylmethacrylate resin. In the case of a circular optical fiber, the diameter is 0.25 mm to 1 mm. In the case of a square optical fiber, the length of one side is 0.25 mm. The optical transmission characteristics were measured when the optical fiber was bent to an angle of 45 to 105 degrees with an optical fiber of 1 mm and a bending diameter in the range of 1 to 1.5 times the diameter or length of one side. As an optical fiber, a clear fiber of BCF-98 manufactured by US Micron, which is a square optical fiber having a side of 0.5 mm, was used. As a result, it was found that by selecting the material of the optical fiber as shown in FIG. 12, a transmittance of nearly 50% can be obtained even when bent to 90 degrees.

この結果をふまえて実施例10について、図13に示す中性子検出器について述べる。本実施例では中性子を検出することとする。中性子検出媒体用蛍光体としては、蛍光体としてZnS:Agを用い、中性子コンバータとしては6LiFを用いた厚さ0.4mmの
米国バイクロン社製BC−702を用いる。面積は1cm2とする。この中性子検出媒体
の下面に、図に示すように90度に曲げた波長シフトファイバを用いる。波長シフトファイバとしては、350nmから440nmまでの蛍光に感度があり、490nmの蛍光に波長変換する米国Bicron社製BCF−92を用いる。一辺が0.5mmの正方形波長シフトファイバを用い、図に示すように折り曲げ波長シフトファイバの他端を光電子増倍管に接続する。検出部分を10mm平方にするにはこの波長シフトファイバを20本用いる。また、光電子増倍管としては、直径が1.3cmの浜松ホトニクス製R647Pを用いることができる。このような構成にすることによりデッドスペースのない小型の中性子検出器を製作する事ができる。
Based on these results, the neutron detector shown in FIG. In this embodiment, neutrons are detected. As the phosphor for the neutron detection medium, Zn-S: Ag is used as the phosphor, and BC-702 having a thickness of 0.4 mm using 6 LiF as the neutron converter is used. The area is 1 cm 2 . A wavelength shift fiber bent at 90 degrees as shown in the figure is used on the lower surface of the neutron detection medium. As the wavelength shift fiber, BCF-92 manufactured by US-based Bron Inc. which is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to fluorescence of 490 nm is used. A square wavelength shift fiber having a side of 0.5 mm is used, and the other end of the bent wavelength shift fiber is connected to a photomultiplier tube as shown in the figure. Twenty wavelength shift fibers are used to make the detection part 10 mm square. As the photomultiplier tube, R647P manufactured by Hamamatsu Photonics having a diameter of 1.3 cm can be used. With this configuration, a small neutron detector with no dead space can be manufactured.

また、実施例の光ファイバのコァ材料がポリスチレンの場合には、ポリスチレン分子が連続して結合された材料を用いることが折り曲げ強度が強いため不可欠であり、米国バイクロン社製の波長シフトファイバ及びクリアファイバにはこの材料が使われている。また、クラレ社製の場合にはS型がポリスチレン分子が連続して結合された材料である。   In addition, when the core material of the optical fiber of the example is polystyrene, it is indispensable to use a material in which polystyrene molecules are continuously bonded because the bending strength is strong. This material is used for clear fiber. In the case of Kuraray Co., Ltd., the S type is a material in which polystyrene molecules are continuously bonded.

なお、本実施例の場合、波長シフトファイバの代わりに実施例1で述べた透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を1cmの範囲の長さの部分を、20μmの厚さ削り取り、削り取った側面の反対側の側面に光の反射材として白色の紙を用いた構造の側面入射光ファイバを用いることができる。
(実施例11)
実施例11として、本発明による中性子イメージ検出器の構造を図14に示す。実施例10において示した、45度から105度の角度範囲に曲げた部分を持つ光ファイバを2本以上隙間なく並べかつ、立体交差することにより2種類の光ファイバ束を配置することを実現し中性子イメージの検出を可能とした実施例である。
In the case of this embodiment, instead of the wavelength shift fiber, one of the four side surfaces of the transparent optical fiber described in the first embodiment is scraped off to a thickness of 20 μm and a portion having a length in the range of 1 cm. A side incident optical fiber having a structure in which white paper is used as a light reflecting material on the opposite side surface can be used.
(Example 11)
As Example 11, the structure of a neutron image detector according to the present invention is shown in FIG. As shown in Example 10, it is possible to arrange two types of optical fiber bundles by arranging two or more optical fibers having a bent portion in an angle range of 45 ° to 105 ° without any gaps and three-dimensionally intersecting. This is an embodiment that enables detection of a neutron image.

中性子検出媒体としては、蛍光体としてZnS:Agを用い、中性子コンバータとしては6LiFを用い混合し、パイレックス(登録商標)ガラスに0.2mmの厚さ塗布した
検出体を用いる。検出面積としては、8mmx8mmの大きさとする。波長シフトファイバとしては、一辺が0.5mmの正方形の波長シフトファイバを16本づつそれぞれX軸及びY軸に用いる。本実施例では、従来から用いられているY軸用波長シフトファイバとX軸用波長シフトファイバとの間に中性子検出媒体を挟んでイメージングを行うクロスドファイバ法を用いる。なお、Y軸用波長シフトファイバ及びX軸用波長シフトファイバとしては、350nmから440nmまでの蛍光に感度があり、490nmの蛍光に波長変換する米国Bicron社製BCF−92を用いる。波長シフトファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが0.2mmであることから、一片の長さが0.5mmの正方形ファイバを用いる。折り曲げ角度は90度で使用する。
As the neutron detection medium, ZnS: Ag is used as the phosphor, 6 LiF is used as the neutron converter, and the detector is applied to Pyrex (registered trademark) glass to a thickness of 0.2 mm. The detection area is 8 mm × 8 mm. As the wavelength shift fiber, 16 square wavelength shift fibers each having a side of 0.5 mm are used for the X axis and the Y axis, respectively. In this embodiment, a crossed fiber method is used in which imaging is performed with a neutron detection medium sandwiched between a Y-axis wavelength shift fiber and an X-axis wavelength shift fiber. As the Y-axis wavelength shift fiber and the X-axis wavelength shift fiber, BCF-92 manufactured by US Micron Corporation that is sensitive to fluorescence from 350 nm to 440 nm and converts the wavelength to 490 nm fluorescence is used. Regarding the thickness of the wavelength shift fiber, since the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm, a square fiber having a piece length of 0.5 mm is used. The bending angle is 90 degrees.

固定するマウントとしてはアルミニウムを用いることとする。一辺の長さが0.5mmのため、1.42倍すると共に孔あけ精度を考慮して、直径0.8mmの孔を1mm間隔で、図のよう交互に4列あけることとする。このようにすることに、一辺が0.5mmの正方形の波長シフトファイバを隙間無く並列に並べることができ、波長シフトファイバを90度に折り曲げて使うことにより、検出器を非常にコンパクトにすることができる。特に、ファイバの数が100本以上となる場合には効果的である。   Aluminum is used as the mount to be fixed. Since the length of one side is 0.5 mm, it is multiplied by 1.42 and considering the drilling accuracy, holes with a diameter of 0.8 mm are alternately formed in 4 rows at intervals of 1 mm as shown in the figure. In this way, square wavelength shift fibers with a side of 0.5 mm can be arranged in parallel without gaps, and the detector can be made very compact by using the wavelength shift fibers bent at 90 degrees. Can do. This is particularly effective when the number of fibers is 100 or more.

本中性子イメージ検出器について、原研の原子炉JRR−3Mの冷中性子ラジオグラフィ施設(CNRF)において、1.5mmφ冷中性子ビームの測定を行った。測定結果を図15に示す。位置分解能として0.6mmが得られることがわかり、本実施例の有効性を確認した。
(実施例12)
本実施例は、放射線あるいは中性子の検出媒体であるシンチレータあるいは蛍光体からの蛍光を、波長シフトファイバを用いて検出する場合、波長シフトファイバ自身がガンマ
線検出体となるため、あまり長くして使うとガンマ線によるバックグラウンドを受けてしまうことと、同時にあまり長くすると波長シフトファイバの波長シフトされた蛍光の透過率が悪くなってしまうことを改善するために使用される。また、波長シフトファイバあるいは側面光検出型光ファイバを用いて蛍光を検出する部分と、検出された蛍光を光検出器まで導く部分を分離して製作し、メインテナンスを容易にすることを実現することができる。
About this neutron image detector, 1.5 mmφ cold neutron beam was measured in the cold neutron radiography facility (CNRF) of JAERI's nuclear reactor JRR-3M. The measurement results are shown in FIG. It was found that 0.6 mm was obtained as the position resolution, and the effectiveness of this example was confirmed.
(Example 12)
In this embodiment, when detecting fluorescence from a scintillator or phosphor as a detection medium of radiation or neutron using a wavelength shift fiber, the wavelength shift fiber itself becomes a gamma ray detector. It is used to improve that the background of gamma rays is received and that the transmittance of the wavelength-shifted fluorescence of the wavelength-shifted fiber is deteriorated if it is too long at the same time. In addition, a part that detects fluorescence using a wavelength shift fiber or a side-light-detecting type optical fiber and a part that guides the detected fluorescence to the photodetector are manufactured separately, thereby facilitating maintenance. Can do.

実施例12について、図16をもとに構成を述べる。本実施例では、中性子を検出する中性子イメージ検出器について述べる。
中性子検出媒体用蛍光体としては、蛍光体としてZnS:Agを用い、中性子コンバータとしては6LiFを用いた厚さ0.4mmの米国バイクロン社製BC−702を用いる
。この中性子検出媒体の下面に、図に示すように2つの透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバ束をそれぞれ並列に並べかつ直角に配置する。
A configuration of the twelfth embodiment will be described with reference to FIG. In this embodiment, a neutron image detector for detecting neutrons will be described.
As the phosphor for the neutron detection medium, Zn-S: Ag is used as the phosphor, and BC-702 having a thickness of 0.4 mm using 6 LiF as the neutron converter is used. On the lower surface of this neutron detection medium, as shown in the figure, side-surface detection type optical fiber bundles each having a detection portion that is a portion of one of the four side surfaces of two transparent optical fibers arranged in parallel and perpendicular to each other are shown. To place.

透明な光ファイバの4つの側面の1つの側面を削り取った部分を検出部分とする側面光検出型光ファイバの素材としては、米国Bicron社製BCF−98のクリアファィバを用いる。クリアファイバの太さについては、蛍光体シートの厚さが0.2mmであることから、一片の長さが0.5mmの正方形ファイバを用いる。配置された2つの光ファイバ束のクリアファイバは図に示すように一定の長さにし、端面を研磨する。このブロックを検出部ブロックとする。   A clear fiber of BCF-98 manufactured by US Micron Corporation is used as a material of the side surface detection type optical fiber in which a portion of one of the four side surfaces of the transparent optical fiber is cut off. Regarding the thickness of the clear fiber, since the thickness of the phosphor sheet is 0.2 mm, a square fiber having a piece length of 0.5 mm is used. The clear fibers of the two optical fiber bundles arranged have a fixed length as shown in the figure, and the end faces are polished. This block is a detection unit block.

一方、側面光検出型光ファイバを透明な円形の光ファイバに接続し、透明な円形の光ファイバの他端を光検出器に導くブロックを読み出しブロックとする。読み出しブロックは、図に示すように読み出しファイバ固定用ブロックにX軸接続用孔とY軸接続用孔をあけた構成とする。孔の位置は、検出部ブロックのx軸用側面光検出型光ファイバとY軸側面光検出型光ファイバの位置に合わせ、光ファイバの大きさよりも少し大きい直径とする。その下に、読み出し用光ファイバの孔を、検出部の光ファイバが、円形の光ファイバの場合にはその直径の1倍から1.5倍の直径の透明な光ファイバを、あるいは正方形の波長シフトファイバの場合にはその一辺の長さの1.42倍から2倍の長さを直径とする透明な円形の光ファイバを用いることにより放射線あるいは中性子を検出する検出器において正方形の波長シフトファイバの場合にはその一辺の長さの1.42倍から2倍の長さを直径とする透明な円形の光ファイバが固定できる大きさに孔をあける。この孔にX軸読み出し用光ファイバとY軸読み出し用光ファイバを固定する。本実施例の場合には、一片の長さが0.5mmの正方形ファイバを検出に用いるため、直径1mmφの三菱レイヨン製光ファイバ・エスカを用いることができる。   On the other hand, a side light detection type optical fiber is connected to a transparent circular optical fiber, and a block in which the other end of the transparent circular optical fiber is guided to a photodetector is defined as a reading block. As shown in the figure, the readout block has a configuration in which an X-axis connection hole and a Y-axis connection hole are formed in the readout fiber fixing block. The position of the hole is set to a diameter slightly larger than the size of the optical fiber in accordance with the positions of the x-axis side-surface light detecting optical fiber and the Y-axis side-surface light detecting optical fiber of the detection unit block. Below that, a hole in the readout optical fiber, a transparent optical fiber having a diameter of 1 to 1.5 times its diameter in the case of a circular optical fiber, or a square wavelength are used. In the case of a shift fiber, a square wavelength shift fiber is used in a detector that detects radiation or neutrons by using a transparent circular optical fiber whose diameter is 1.42 to 2 times the length of one side. In the case of (1), a hole is made in such a size that a transparent circular optical fiber having a diameter of 1.42 to 2 times the length of one side can be fixed. The X-axis readout optical fiber and the Y-axis readout optical fiber are fixed in this hole. In the case of the present embodiment, a square fiber having a length of 0.5 mm is used for detection, so that an optical fiber esca made by Mitsubishi Rayon having a diameter of 1 mmφ can be used.

このように検出部ブロックと読み出しブロックを分離できる構成にすることにより、多数の光ファイバを用いるイメージ検出器の製作を容易にすることができる。また、メインテナンスも容易となる。
(実施例13)
実施例12で述べた波長シフトファイバあるいは側面光検出型光ファイバと、透明な円形の光ファイバとの接続面にグリースを用いた実施例について述べる。
In this way, by making it possible to separate the detection block and the readout block, it is possible to easily manufacture an image detector using a large number of optical fibers. In addition, maintenance becomes easy.
(Example 13)
An embodiment in which grease is used for the connection surface between the wavelength shift fiber or the side-surface light detection type optical fiber described in the twelfth embodiment and the transparent circular optical fiber will be described.

波長シフトファイバあるいは側面光検出型光ファイバと、透明な円形の光ファイバとの接続面を直接接続した場合とグリースを用いた場合について透過率を測定した。使用した波長シフトファイバはバイクロン社製BCF−99の一辺が0.5mmの正方形ファイバであり、円形のクリアファイバとしては1mmφの三菱レイヨン製プラスチックファイバ・エスカを用いた。測定の結果、直接接続した場合の透過率が35%で合ったのに対して、グリースとして応用光研製OKEN6262A光学用グリースを用いた場合、透過率が
85%まで改善しほとんど損失がなくなることが確認された。
The transmittance was measured for the case where the connection surface of the wavelength shift fiber or the side surface light detection type optical fiber and the transparent circular optical fiber was directly connected and the case where grease was used. The wavelength shift fiber used was a square fiber having a side of 0.5 mm BCF-99 manufactured by Bikeron Co., Ltd., and a 1 mmφ plastic fiber ESCA made by Mitsubishi Rayon was used as the circular clear fiber. As a result of the measurement, the transmittance when directly connected was 35%, but when the OKEN 6262A optical grease manufactured by Applied Koken was used as the grease, the transmittance was improved to 85% and almost no loss was observed. confirmed.

光ファイバの削り取った側面の反対側の側面に光の反射材として白色の紙を用いた構造の側面入射光ファイバの構造図を示す図である。It is a figure which shows the structural drawing of the side incidence optical fiber of the structure which used the white paper as a light reflection material on the side surface on the opposite side to the side surface which the optical fiber was shaved off. 検出部分が5cmの側面光検出型光ファイバの光検出効率に対する位置分布特性を示す図である。It is a figure which shows the position distribution characteristic with respect to the light detection efficiency of a side detection optical fiber with a detection part of 5 cm. 側面光検出型光ファイバを用いて中性子検出シートから放出される蛍光を検出し中性子を検出する中性子検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the neutron detector which detects the fluorescence discharge | released from a neutron detection sheet using a side surface detection type optical fiber, and detects a neutron. 光ファイバの削り取った側面とその裏麺の両方の面に蛍光体を配置した中性子検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the neutron detector which has arrange | positioned fluorescent substance to both the side surface and the back noodles which shaved the optical fiber. 検出器部分が12cmの側面光検出型光ファイバの光検出効率に対する位置分布特性を示す図である。It is a figure which shows the position distribution characteristic with respect to the light detection efficiency of the side surface detection type optical fiber whose detector part is 12 cm. 側面光検出型光ファイバ束をそれぞれ並列に並べかつ直角に配置した2次元放射線イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the two-dimensional radiation image detector which arranged the side surface optical detection type | mold optical fiber bundle in parallel, respectively, and has arrange | positioned at right angle. 短波長用波長シフトファイバと側面光検出型光ファイバを用いた2次元放射線イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the two-dimensional radiation image detector using the wavelength shift fiber for short wavelengths, and a side surface detection optical fiber. 50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバと側面光検出型光ファイバを用いた2次元放射線イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the two-dimensional radiation image detector using the wavelength shift fiber with a 50% or less absorption efficiency, and a side surface detection type | mold optical fiber. 側面光検出型光ファイバ束をそれぞれ並列に並べかつ直角に配置しその両面に中性子検出媒体を配置した2次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the two-dimensional neutron image detector which arrange | positioned the side surface detection type | formula optical fiber bundle in parallel, and arrange | positioned at right angles, and has arrange | positioned the neutron detection medium on the both surfaces. 蛍光の50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバをそれぞれ並列に並べかつ直角に配置しその両面に中性子検出媒体を配置した2次元中性子イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the two-dimensional neutron image detector which arrange | positioned the wavelength shift fiber which has the absorption efficiency of 50% or less of fluorescence in parallel, and arrange | positioned at right angles, and has arrange | positioned the neutron detection medium on the both surfaces. クラレ社製Y-8(有機蛍光体濃度100ppm)の吸収特性を示す図である。It is a figure which shows the absorption characteristic of Kuraray Y-8 (organic phosphor density | concentration of 100ppm). 光ファイバを0度から110度の角度で曲げた場合の光の透過特性を示す図である。It is a figure which shows the transmission characteristic of the light at the time of bending an optical fiber at an angle of 0 degree to 110 degree | times. 90度に曲げた波長シフトファイバを用いた中性子検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the neutron detector using the wavelength shift fiber bent to 90 degree | times. 90度に曲げた部分を持つ光ファイバを間隙なく並べかつ、立体交差させた中性子イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the neutron image detector which arranged the optical fiber with the part bent at 90 degree | times, and made the three-dimensional crossing without gap. 90度に曲げた部分を持つ光ファイバを間隙なく並べかつ、立体交差させた中性子イメージ検出器による1.5mmφ冷中性子ビームの測定例である。This is an example of measurement of a 1.5 mmφ cold neutron beam using a neutron image detector in which optical fibers having portions bent at 90 degrees are arranged without gaps and three-dimensionally crossed. 検出部ブロックと読み出しブロックに分離した中性子イメージ検出器の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the neutron image detector isolate | separated into the detection part block and the read-out block. 従来法の蛍光体シートあるいはシンチレータ板の上面と仮面に波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、同時に計数法により放射線入射位置を決定し放射線イメージを検出するクロスドファイバ法の原理を示す図である。The principle of the crossed fiber method, in which wavelength-shifted fiber bundles are arranged in a plane perpendicular to the upper and temporary surfaces of the phosphor sheet or scintillator plate of the conventional method, and at the same time the radiation incident position is determined by the counting method and the radiation image is detected. FIG. 従来法の短波長側蛍光検出用波長シフトファイバと長波長側蛍光波長シフトファイバの2種類の波長シフトファイバ束を面状に直角方向に配置し、その上に蛍光体シートあるいはシンチレータ板を配置し背面読み取り法の原理を示す図である。Two types of wavelength shift fiber bundles, a conventional wavelength shift fiber for detecting short wavelength fluorescence and a long wavelength wavelength shift fiber, are arranged in a plane at right angles, and a phosphor sheet or a scintillator plate is arranged thereon. It is a figure which shows the principle of a back surface reading method.

Claims (1)

シンチレータあるいは蛍光体を検出媒体とし、波長シフトファイバを構成材料の1つとして放射線あるいは中性子を検出する検出器において、検出媒体であるシンチレータあるいは蛍光体の下部の面に、これら検出媒体から放出される蛍光に感度を持ち蛍光の50%以下の吸収効率を持つ波長シフトファイバを並列に配置し、その背後の面に直角に、同じ特性を持つ波長シフトファイバを並列に配置し、さらにその背後に、検出媒体であるシンチレータあるいは蛍光体を配置した構造とし、これら互いに直角に配置された波長シフト光ファイバから得られた横軸及び縦軸の位置パルス信号の同時計数測定を行うことにより、放射線あるいは中性子の2次元入射位置を決定する2次元イメージ検出器として構成されたことを特長とした、検出器。   In a detector that detects radiation or neutrons using a scintillator or a phosphor as a detection medium and a wavelength shift fiber as one of the constituent materials, the detection medium emits the scintillator or phosphor to the lower surface of the scintillator A wavelength-shifted fiber that is sensitive to fluorescence and has an absorption efficiency of 50% or less of fluorescence is arranged in parallel, a wavelength-shifted fiber having the same characteristics is arranged in parallel at a right angle to the back surface, and behind that, A structure in which scintillators or phosphors as detection media are arranged, and by performing simultaneous counting measurement of position pulse signals on the horizontal axis and the vertical axis obtained from these wavelength-shifted optical fibers arranged at right angles to each other, radiation or neutrons Detector characterized by being configured as a two-dimensional image detector that determines the two-dimensional incident position of
JP2009166140A 2009-07-14 2009-07-14 Radiation or neutron detector using optical fiber Expired - Lifetime JP4635210B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009166140A JP4635210B2 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Radiation or neutron detector using optical fiber

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009166140A JP4635210B2 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Radiation or neutron detector using optical fiber

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003307586A Division JP4406699B2 (en) 2003-08-29 2003-08-29 Radiation and neutron detectors using optical fibers.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009258119A JP2009258119A (en) 2009-11-05
JP4635210B2 true JP4635210B2 (en) 2011-02-23

Family

ID=41385683

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009166140A Expired - Lifetime JP4635210B2 (en) 2009-07-14 2009-07-14 Radiation or neutron detector using optical fiber

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4635210B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5598905B2 (en) * 2010-02-26 2014-10-01 独立行政法人日本原子力研究開発機構 Neutron image detection method and neutron image detector using the method
CN103748482A (en) * 2011-06-30 2014-04-23 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 Optical fiber having scintillation quencher, radiation sensor and radiation detection apparatus including the optical fiber and method of making and using the same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995686A (en) * 1997-12-16 1999-11-30 Hamburger; Robert N. Fiber-optic sensor device and method
WO2000004403A1 (en) * 1998-07-15 2000-01-27 Keiichi Kuroda Digital radiation image unit
JP2002071816A (en) * 2000-08-29 2002-03-12 Japan Atom Energy Res Inst Two-dimensional radiation and neutron image detector
JP2002168955A (en) * 2000-12-01 2002-06-14 Canon Inc Radiation detector assembly, manufacturing method of the same and radiography system
JP2002221578A (en) * 2001-01-29 2002-08-09 Japan Atom Energy Res Inst Radiation and neutron image detector

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995686A (en) * 1997-12-16 1999-11-30 Hamburger; Robert N. Fiber-optic sensor device and method
WO2000004403A1 (en) * 1998-07-15 2000-01-27 Keiichi Kuroda Digital radiation image unit
JP2002071816A (en) * 2000-08-29 2002-03-12 Japan Atom Energy Res Inst Two-dimensional radiation and neutron image detector
JP2002168955A (en) * 2000-12-01 2002-06-14 Canon Inc Radiation detector assembly, manufacturing method of the same and radiography system
JP2002221578A (en) * 2001-01-29 2002-08-09 Japan Atom Energy Res Inst Radiation and neutron image detector

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009258119A (en) 2009-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4406699B2 (en) Radiation and neutron detectors using optical fibers.
JP5548892B2 (en) Pixel type 2D image detector
US5391878A (en) Multiplexed fiber readout of scintillator arrays
JP5930973B2 (en) Radiation detector
US8481948B2 (en) Method to optimize the light extraction from scintillator crystals in a solid-state detector
JP4332613B2 (en) Pulse wave height alignment radiation position detector
JP6218224B2 (en) Neutron detector
US20080277588A1 (en) X-Ray Detector with In-Pixel Processing Circuits
US20230152475A1 (en) Wavelength-Shifting Sheet-Coupled Scintillation Detectors
JP4886662B2 (en) Radiation measurement equipment
JP2015513075A5 (en)
WO2020154551A1 (en) X-ray detector with multi-layer dielectric reflector
JPH10232284A (en) Wavelength shift type radiation sensor and radiation detector
CN107045138B (en) Back scattering detection module
JP4635210B2 (en) Radiation or neutron detector using optical fiber
JP4635212B2 (en) Radiation or neutron detector using optical fiber
JP2010096648A (en) Radiation-into-light transducing element, and radiation detector
JP4135795B2 (en) Two-dimensional radiation and neutron image detectors using phosphors or scintillators
JP4635211B2 (en) Radiation or neutron detector using optical fiber
JP2009031132A (en) Radiation detector
RU2408902C1 (en) Two-dimensional detector
JP2004226256A (en) Radiation position detector operable in strong magnetic field
WO2015050066A1 (en) Radiation detector
JP4621821B2 (en) Condensing fiber, optical detection system, optical coupling structure, and radiation detection unit
JP2019039812A (en) Scintillator

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090810

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100929

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20101028

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131203

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4635210

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term